李興國

(黑龍江省林業(yè)設(shè)計研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

某市集中供熱現(xiàn)狀主要以熱水鍋爐房為主，全市總供熱面積約800萬平方米。其中本單位集中供熱面積約500萬平方米，B供熱公司集中供熱面積約200萬平方米，C供熱公司集中供熱面積約50萬平方米，其他分散供熱面積約50萬平方米。

近期熱負荷將達到1200萬平方米，遠期熱負荷將達到1600萬平方米。

當?shù)囟静膳鞌?shù)為163d，合計3912h；采暖室外計算溫度為-19.7℃，采暖期平均溫度為-6.6℃，采暖綜合熱指標50W/m2，以此計算近、遠期最大、平均、最小熱負荷如下：

近期采暖期最大、平均、最小設(shè)計熱負荷

遠期采暖期最大、平均、最小設(shè)計熱負荷

1 裝機方案

1.1 鍋爐爐型選擇

城區(qū)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱符合國家能源政策和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是貫徹落實節(jié)約資源基本國策的重要舉措，是大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、提高資源利用效率、建設(shè)節(jié)約型社會的有效途徑。

按目前常用的鍋爐燃燒方式考慮，主要有以下幾種方式可供選擇：即往復(fù)爐排爐、煤粉爐和循環(huán)流化床鍋爐。

往復(fù)爐排由于爐排傾斜，因而使得爐體高大，對煤的粒度要求較嚴，直徑一般不宜超過40mm，否則難以燒透。高溫區(qū)爐排片長期與赤熱煤層接觸，容易燒壞。對鍋爐負荷變化的適應(yīng)性較差，且漏煤較嚴重。

煤粉爐雖然生產(chǎn)和運行技術(shù)經(jīng)驗成熟，但制粉系統(tǒng)復(fù)雜，煤種適應(yīng)性差，鍋爐負荷率調(diào)節(jié)范圍一般在70%～100%之間，只有在穩(wěn)定工況下運行，方能獲得較高的燃燒效率。

由于國家對環(huán)境保護要求愈來愈高，三廢的排放標準愈來愈嚴格。根據(jù)《熱電聯(lián)產(chǎn)項目可行性研究技術(shù)規(guī)定》第3.3.1條“熱電廠的鍋爐，在條件合適及單臺鍋爐額定蒸發(fā)量為410t/h以下時，宜優(yōu)先采用循環(huán)流化床鍋爐”的規(guī)定，也適合選用循環(huán)床鍋爐。

因此本方案鍋爐選擇循環(huán)流化床鍋爐。

1.2 機爐參數(shù)選擇

根據(jù)近、遠期預(yù)測熱負荷情況，本工程電廠按兩種方案設(shè)計：

方案一：3×240t/h循環(huán)流化床蒸汽鍋爐，配備2×50MW背壓式汽輪發(fā)電機組(近期)；4×240t/h循環(huán)流化床蒸汽鍋爐，配備3×50MW背壓式汽輪發(fā)電機組(遠期)。

方案一：汽平衡表(近期)

方案二：汽平衡表(近期)

方案二：3×220t/h循環(huán)流化床蒸汽鍋爐，配備3×30MW背壓式汽輪發(fā)電機組(近期)；5×220t/h循環(huán)流化床蒸汽鍋爐，配備5×30MW背壓式汽輪發(fā)電機組(遠期)。

根據(jù)《熱電聯(lián)產(chǎn)項目可行性研究技術(shù)規(guī)定》(計基礎(chǔ)[2001]26號)以及《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》(GB50660-2011)規(guī)定“對新建工程供熱機組的初參數(shù)應(yīng)按下列要求選用：單機容量25～100MW采用高壓參數(shù)”，因此本工程機爐參數(shù)設(shè)計為高壓參數(shù)。

2 方案比選

2.1 汽平衡

本工程采暖期汽平衡情況見下表(現(xiàn)狀熱水鍋爐總供熱能力約320MW，作為調(diào)峰熱源)。

方案一：汽平衡表(遠期)

2.2 機組運行方式

方案一：

近期：3×240t/h+2×50MW機組運行方式

由汽平衡可知，冬季采暖期最大、平均負荷工況時，3×240t/h蒸汽鍋爐運行，此時，鍋爐產(chǎn)汽量640t/h，小于鍋爐額定負荷產(chǎn)汽量720t/h，汽機可供采暖用汽量為520t/h，不需減溫減壓器供汽；此時，兩臺汽機運行，每臺50MW汽機發(fā)電功率均為滿負荷運行狀態(tài)；此時，最大負荷狀況時需要原廠熱水鍋爐調(diào)峰供熱250MW。

由此可知，鍋爐冬季可穩(wěn)定運行，一旦一臺鍋爐事故，另外2臺鍋爐以及調(diào)峰熱水鍋爐可供90%的采暖用熱，滿足規(guī)范要求。

方案二：汽平衡表(遠期)

熱化系數(shù)為0.58，滿足《小型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》(GB50049-2011)中 “合理的熱化系數(shù)為0.5-0.8”的規(guī)定。

遠期：4×240t/h+3×50MW機組運行方式

由汽平衡可知，冬季采暖期最大、平均負荷工況時，4×240t/h蒸汽鍋爐運行，此時，鍋爐產(chǎn)汽量965t/h，汽機可供采暖用汽量為780t/h，不需減溫減壓器供汽；此時，三臺汽機運行，每臺50MW汽機發(fā)電功率均為滿負荷運行狀態(tài)；此時，最大負荷狀況時需要原廠熱水鍋爐調(diào)峰供熱275MW。

由此可知，鍋爐冬季可穩(wěn)定運行，一旦一臺鍋爐事故，另外3臺鍋爐以及調(diào)峰熱水鍋爐可供90%的采暖用熱，滿足規(guī)范要求。

熱化系數(shù)為0.656，滿足《小型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》(GB50049-2011)中 “合理的熱化系數(shù)為0.5-0.8” 的規(guī)定。

方案二：

近期：3×220t/h+3×30MW機組運行方式

由汽平衡可知，冬季采暖期最大、平均負荷工況時，3×220t/h蒸汽鍋爐運行，此時，鍋爐產(chǎn)汽量652t/h，小于鍋爐額定負荷產(chǎn)汽量660t/h，汽機可供采暖用汽量為468t/h，不需減溫減壓器供汽；此時，三臺汽機運行，每臺30MW汽機發(fā)電功率均為滿負荷運行狀態(tài)；此時，最大負荷狀況時需要原廠熱水鍋爐調(diào)峰供熱285MW。

由此可知，鍋爐冬季可穩(wěn)定運行，一旦一臺鍋爐事故，另外2臺鍋爐以及調(diào)峰熱水鍋爐可供90%的采暖用熱，滿足規(guī)范要求。

熱化系數(shù)為0.525，滿足《小型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》(GB50049-2011)中 “合理的熱化系數(shù)為0.5-0.8” 的規(guī)定。

遠期：5×220t/h+5×30MW機組運行方式

由汽平衡可知，冬季采暖期最大、平均負荷工況時，5×220t/h蒸汽鍋爐運行，此時，鍋爐產(chǎn)汽量1086t/h，汽機可供采暖用汽量為780t/h，不需減溫減壓器供汽；此時，五臺汽機運行，每臺30MW汽機發(fā)電功率均為滿負荷運行狀態(tài)；此時，最大負荷狀況時需要原廠熱水鍋爐調(diào)峰供熱275MW。

由此可知，鍋爐冬季可穩(wěn)定運行，一旦一臺鍋爐事故，另外4臺鍋爐以及調(diào)峰熱水鍋爐可供90%的采暖用熱，滿足規(guī)范要求。

熱化系數(shù)為0.656，滿足《小型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》(GB50049-2011)中 “合理的熱化系數(shù)為0.5-0.8” 的規(guī)定。

2.3 推薦方案

從供熱需求及技術(shù)角度看，兩個方案無論從近、遠期均可滿足集中供熱的需要。方案一、方案二技術(shù)經(jīng)濟指標相差不多，方案一、方案二比較如下：

方案一的優(yōu)點是投資較方案二低、建設(shè)場地占地較小，利于分期建設(shè)。

方案二的主要優(yōu)點是運行的靈活性更好一些。

通過以上裝機方案比較可以看出：方案一、方案二在技術(shù)經(jīng)濟指標方面相差不多，根據(jù)“以熱定電”的原則，以及通過鍋爐安全可靠性來保障電廠具有較高的年利用小時數(shù)，并且顧及長遠的技術(shù)經(jīng)濟性，保證熱電廠的效益，本裝機方案推薦方案一：3×240t/h+2×50MW(近期)，4×240t/h+3×50MW(遠期)。

3 結(jié)論

根據(jù)以上計算分析，推薦方案一：3×240t/h+2×50MW(近期)，4×240t/h+3×50MW(遠期)，無論從經(jīng)濟性還是技術(shù)方面，都是可行的，合理的。